致  谢 23

1 前言

赤藓醇（Erythritol）（1,2,3,4-丁四醇），是四糖多元醇（图1），在自然界分布广泛[1]。作为一种代谢产物或贮存化合物，赤藓醇通常通常在许多天然产品如地衣，大麻叶、蘑菇、西瓜及葡萄中，很多发酵食品如酱油、啤酒中也含有含量丰富的赤藓醇[2]。赤藓醇热量低（0。3 kcal/g），甜度为蔗糖的70-80%[3]，由于人体缺乏代谢赤藓醇的酶系，人体摄入的90%的赤藓醇不能被人体代谢，很快随尿液直接排出体外而不改变血糖指数，因此赤藓醇被认为是理想的低热量无糖食品配料[1]。同时动物毒理学与临床研究已表明赤藓醇是安全的甜味剂[4]。基于以上的属性，赤藓醇已被广泛应用于特殊功能食品加工，成为糖尿病人、心血管病人和肥胖病人饮食中理想的甜味剂[3]。此外，赤藓醇能抑制口腔中细菌的增长，破坏菌斑的形成，对龋病具有明显的抑制作用，在口腔护理方面具有广阔的发展前景[5]。并且因其天然发酵等特殊的生理特性，赤藓醇产品在日化领域亦广受青睐[6,7]。由此可见，赤藓醇在食品与卫生保健、化工等领域的应用前景十分广阔，相应的使其需求量也日益增加（表一、二）。

表一 赤藓醇的主要应用及其效果[8]

分类 用途实例 使用效果

零食 口香糖 低热值

糖果 抗龋齿

婴幼儿食品 婴幼儿食品 天然无刺激性、低吸湿、抗龋齿

保健品 压片制品和泡腾片剂 速溶性、不吸湿、低热值

香料化妆品 香料、化妆品 可使香料和化妆品稳定性提高

其它 医药品 医药品和有机合成化合物中间体

有机合成化合物

表二 赤藓醇的市场分析[8]

公司名称 年产赤藓糖醇能力

保龄宝公司 1000吨（4000吨改造项目正在实施）

滨州三元生物 1000吨（兼并山东天绿原生物）

淄博中食歌瑞 4500吨（国内最大的生产商）

日本日研化学 3000吨

日本三菱化学 5000吨

美国嘉吉公司 10000吨

三菱化学和美国嘉吉公司目前均计划在中国投资扩产，韩国和巴西等国目前也纷纷开展赤藓糖醇生产技术的研发。

赤藓醇在自然界中含量极低，因此通过从生物体提取赤藓醇的方法获得赤藓醇是不现实的，目前大规模生产赤藓醇的主要方法是化学法和微生物发酵法[1]。化学合成赤藓醇是 在镍催化剂存在条件下，双醛淀粉在高温中发生化学反应，这种方法效率较低，实现商业化生产很困难[9]。在过去的很长一段时间内，商业化生产赤藓醇的方法主要是依靠短梗霉属（Aureobasidium sp。）以及链霉属（Pseudozyma tsukubaensis）以葡萄糖为原料发酵合成[10]。微生物以葡萄糖为碳源发酵赤藓醇的代谢途径如图2所示。近年来，耐高渗透压的赤藓醇发酵菌株如解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）（以下简称Y。 lipolytica）获得了越来越多的关注[11-13]。Y。 lipolytica可在特定的培养系统中将纯甘油或粗甘油转化为赤藓醇。目前，许多研究通过发酵条件优化或菌种突变来提高赤藓醇发酵产量及生产力[13,14]。与其他传统的赤藓醇发酵工艺相比，Y。 lipolytica发酵法具有更广泛的原料范围，该菌既能够利用亲水碳源如葡萄糖、果糖、甘油及糖蜜等，又可以利用疏水碳源如油脂、烷烃等。其次，Y。 lipolytica对低溶氧及重金属环境耐受力强，这使得很多粗原料可以用做该菌的发酵碳源，从而降低发酵成本。此外，Y。 lipolytica大多从食品中分离而来，被FDA（美国食品药物管理局）认定为对人类健康无害的安全发酵菌株[15]，以上特点使得Y。 lipolytica在赤藓醇发酵领域中具有显著优势。实际上，Y。 lipolytica用途广泛，可以通过不同的发酵手段生产蛋白质、微生物油脂及有机酸[16-18]，同时作为无致病性的二型性非常规酵母，Y。 lipolytica也早已因其可以有效利用疏水性底物为唯一碳源进行生长繁殖被应用于石油污染物的处理[19]（表三）。基于这些因素，Y。 lipolytica利用某些固体废弃物生产赤藓醇是可能的。